[发明专利]一种桥梁柱桩浸水段临界动载荷破坏实验装置及方法

说明书

本发明公开了桥梁柱桩动载荷破坏实验技术领域的一种桥梁柱桩浸水段临界动载荷破坏实验装置及方法，包括：试验箱；安装于试验箱内部，用于模拟桥梁柱桩的桥梁柱桩模块；安装于试验箱内部，用于模拟支撑桥梁柱桩的岩石层的支撑模块；安装于试验箱内部，用于对桥梁柱桩模块内的试样进行烘干的烘干模块，安装于试验箱内部，用于对桥梁柱桩模块施加动载荷，以模拟桥梁柱桩浸水段所受动载荷的动载荷施加模块；数据处理模块，用于采集并处理动载荷施加模块的运行数据、桥梁柱状模块中试样的受力数据。能够准确模拟桥梁柱桩浸水段所受动载荷，从而可以通过实验方法获取较准确的桥梁柱桩临界动载参数，为桥梁安全评估提供参考依据。

技术领域

本发明属于桥梁柱桩动载荷破坏实验技术领域，具体涉及一种桥梁柱桩浸水段临界动载荷破坏实验装置及方法。

背景技术

桥梁柱桩临界动载参数是衡量桥梁承载能力的重要指标，更是桥梁安全评估的重要依据，然而，横跨水面的桥梁柱桩浸水段临界动载荷破坏实验装置极少，因为水的压强作用难以在物理实验室真正实现，造成了实验装置设计难度较大。因此，研发桥梁柱桩浸水段临界动载荷破坏实验装置具有较大的工程意义，从而为获取其失稳破坏的临界条件提供硬件支持。

发明内容

为解决现有技术中的不足，本发明提供一种桥梁柱桩浸水段临界动载荷破坏实验装置及方法，能够准确模拟桥梁柱桩浸水段所受动载荷，从而可以通过实验方法获取较准确的桥梁柱桩临界动载参数，为桥梁安全评估提供参考依据。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

第一方面，提供一种桥梁柱桩浸水段临界动载荷破坏实验装置，包括：试验箱；安装于所述试验箱内部，用于模拟桥梁柱桩的桥梁柱桩模块；安装于所述试验箱内部，用于模拟支撑桥梁柱桩的岩石层的支撑模块；安装于所述试验箱内部，用于对桥梁柱桩模块内的试样进行烘干的烘干模块，安装于所述试验箱内部，用于对所述桥梁柱桩模块施加动载荷，以模拟桥梁柱桩浸水段所受动载荷的动载荷施加模块；数据处理模块，用于采集并处理动载荷施加模块的运行数据、桥梁柱状模块中试样的受力数据。

进一步地，所述桥梁柱桩模块包括安装于所述试验箱中部的空心柱桩体，若干个所述动载荷施加模块环绕在所述空心柱桩体的四周，所述空心柱桩体上部布置有储存容器、柱状异径旋转腔室，所述柱状异径旋转腔室内部装载旋转电机，所述储存容器通过第一伸缩杆轴与布置在试验箱上端部的三角形支架固定连接；所述储存容器底部布置有均质孔，所述三角形支架位于空心柱桩体内壁侧借助于第一伸缩杆轴与压实块体固定连接，所述压实块体内部设置有空心椭圆孔。

进一步地，空心椭圆孔与均质孔面积相同且为空心柱桩体截面积的1/5。

进一步地，所述数据处理模块包括安装在试验箱一侧的单片机和红外发射器、安装在动载荷施加模块上的加载速度感测器和应力传感器，所述应力传感器沿所述空心柱桩体的外壁均匀布置；所述单片机与红外发射器、加载速度感测器、应力传感器通信连接，所述第一曳引电机通过第一电缆线与第一伸缩杆轴相连，上位机内部设置红外接收器、数据存储器且显示数据表的信息；曳引电机、红外接收器分别与所述单片机通信连接。

进一步地，所述支撑模块包括可拆式设置于所述试验箱的底部、厚度不同的若干个实心钢片，所述实心钢片通过端角插接模块安装于所述试验箱内部的下行轨道，所述端角插接模块包括下行轨道、弧形支撑柱、曲杆、轮槽、支撑板、空心圆柱；所述空心圆柱一侧与下行轨道滑动连接、空心圆柱下部布置支撑板实现限位，所述支撑板与空心圆柱交界处布置轮槽，所述空心圆柱借助定向轮与轮槽滑动连接，所述空心圆柱截面内设置第二弹簧、第二弹簧与曲杆连接且曲杆支撑在空心圆柱斜截面内，所述支撑板另一侧与弧形支撑柱固定连接，所述实心钢片上布置的孔与弧形支撑柱尺寸匹配。

进一步地，所述烘干模块包括安装在试验箱内壁的热交换层，所述热交换层包括暖风流通道和风孔，所述暖风流通道的一侧安装有透气层，所述风孔的边界处安装有风阀，风泵通过风管与暖风流通道贯通以形成局部回路，所述暖风流通道内安装有若干个发热体；所述下行轨道安装在所述热交换层的内壁。